工程光学-第12.2节 杨氏干涉实验.ppt

第十二章光的干涉和干涉系统 §12.1 光波干涉的条件 §12.2 杨氏干涉实验 §12.3 干涉条纹的可见度 §12.4 平板的双光束干涉 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 §12.6 现代干涉技术和干涉系统 §12.2 杨氏干涉实验 杨氏双缝干涉 1801年，杨氏首次用分波前（波阵面）的方法实现了光的干涉。他把单个波前分解为两个波前以锁定两个光源之间的相位差，从而获得相干光的干涉。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，为光的波动说的确立奠定了基础。 §12.2 杨氏干涉实验 干涉图样的计算 由光源S1、S2发出的光波 来源于同一光波 ? 频率 振动方向相同 初相位差为常数 §12.2 杨氏干涉实验 干涉图样的计算 光程差?的计算： §12.2 杨氏干涉实验 干涉图样的分析 干涉图样的意义： ? 光强I只随x坐标值变化 §12.2 杨氏干涉实验 干涉图样的分析 干涉图样的意义： ? 光强I只随x坐标值变化 ? 干涉条纹代表着光程差 的等值线 ? 相邻两个干涉条纹间的 光程差变化一个波长?， 相位差变化2? §12.2 杨氏干涉实验 干涉图样的分析 干涉条纹的间距： 定义会聚角：两条相干光线的夹角? §12.2 杨氏干涉实验 干涉图样的分析 ? 条纹间距的影响因素： 1. 相干波源到接收屏之间的距离D 2. 两相干波源间的距离d ? 会聚角? 3. 波长? 思考：若移动光源S的位置 会有什么影响？ §12.2 杨氏干涉实验 干涉图样的分析 【例】 两个长100 mm的抽成真空的气室置于杨氏装置中的两小孔前，当以波长为589 nm的平行纳光通过气室垂直照明时，在屏幕上观察到一组稳定的干涉条纹。随后缓慢将某种气体注入气室C1，观察到条纹移动了50个，试讨论条纹移动的方向并求出注入气体的折射率n。 §12.2 杨氏干涉实验 干涉图样的分析 【例】 波长为600 nm的纳光照射在一双缝上，在距双缝100 cm的观察屏上测量20个条纹共宽2.4 cm,试求双缝之间的距离。 §12.2 杨氏干涉实验 两个点源在空间形成的干涉场 两个点源形成的干涉场是空间分布的 ? 干涉条纹应是空间位置对点光源等光程差的轨迹 §12.2 杨氏干涉实验 两个点源在空间形成的干涉场 §12.2 杨氏干涉实验 分波前干涉的其它实验装置 菲涅耳双面镜： §12.2 杨氏干涉实验 分波前干涉的其它实验装置 菲涅耳双棱镜： §12.2 杨氏干涉实验 分波前干涉的其它实验装置 洛埃镜： §12.2 杨氏干涉实验 分波前干涉的其它实验装置 比累对切透镜： 作业：P374 No.4、No.5 深圳大学光电工程学院 本章内容 托马斯?杨 （1773-1829） 示意图 干涉图样 d r1 r2 y x D z S P(x, y, D) x y O S1 S2 光强 I 的强弱取决于光程差?? d r1 r2 y x D z x y O S S1 S2 P(x, y, D) x ? 干涉图样是垂直于x轴的条纹 ? 亮条纹 ? 暗条纹 亮条纹 暗条纹 ? 同一条纹上任意一点到两个光源的光程差是恒定的 （亮纹/暗纹的级次） ? 干涉图样是垂直于x轴的条纹 亮条纹 暗条纹 d r1 r2 y x D z x y O S1 S P(x, y, D) S2 ? 同一条纹上任意一点到两个光源的光程差是恒定的 x 亮条纹 暗条纹 ? d r1 r2 y x D z x y O S1 S P(x, y, D) S2 具有普遍意义，适用于任何干涉系统 e e m+1 m m?1 x 亮条纹 暗条纹 ? d r1 r2 y x D z x y O S1 S P(x, y, D) S2 e e m+1 m m?1 x 0 白光的 干涉条纹 白条纹 ? 应用：测波长 C1 C2 S1 S2 P1 n P0 ? 应用：测量厚度或折射率，或测量微小改变量 d r1 r2 z x y O S1 S P(x, y, D) S2 双曲面 ? 等光程差面 三维空间的干涉结果为等光程差面 ? 局部的条纹形状不同 等距直条纹 双曲线状条纹 圆环形条纹 存在“半波损失” §12.2 杨氏干涉实验 * *